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DE3000071A1 - Verfahren zur herstellung von zement fuer feuerfestes material - Google Patents

Verfahren zur herstellung von zement fuer feuerfestes material

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Publication number
DE3000071A1
DE3000071A1 DE19803000071 DE3000071A DE3000071A1 DE 3000071 A1 DE3000071 A1 DE 3000071A1 DE 19803000071 DE19803000071 DE 19803000071 DE 3000071 A DE3000071 A DE 3000071A DE 3000071 A1 DE3000071 A1 DE 3000071A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
clinker
cement
produced
alumina
fondu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19803000071
Other languages
English (en)
Inventor
Alain Mathieu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAFARGE FONDU INTERNATIONAL SA
Imerys Aluminates SA
Original Assignee
LAFARGE FONDU INTERNATIONAL SA
Lafarge Fondu International SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAFARGE FONDU INTERNATIONAL SA, Lafarge Fondu International SA filed Critical LAFARGE FONDU INTERNATIONAL SA
Publication of DE3000071A1 publication Critical patent/DE3000071A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/32—Aluminous cements
    • C04B7/323—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zement, der eine hohe Feuerfestigkeit aufweist, bzw. zur Bereitung von feuerfestem Material geeignet ist. Sie betrifft ferner den vermittels dieses Verfahrens hergestellten Zement, sowie die zur Herstellung desselben verwendeten Klinker.
Der erfindungsgemässe Zement ist ein Doppelklinkerzement, der Calciumsulfoaluminat-Anhydrid-Klinker (nachstehend durch die abgekürzte Formel C,A„S bezeichnet), sowie einen herkömmlichen Tonerdeklinker enthält.
Dieser Zement zeichnet sich dadurch aus, dass er im Vergleich zu herkömmlichem Tonerdezement bessere mechanische Eigenschaften, sowie ggf. eine erhöhte Feuerfestigkeit besitzt.
Der C,A„S Klinker (dessen ausgeschriebene Formel ACaO,3Al 03 lautet, ist ein bekanntes Erzeugnis; er bildet insbesondere den dem Portlandzement beigemengten Dehnungkomplex (Expansionskomplex), wobei die Beimengung entweder durch Mischen oder durch Zugabe von Calciumsulfat zum Rohzement erfolgt, derart, dass ein Zanent mit kompensiertem Schwund entsteht.
Nach einem bekannten Verfahren wird ein C,A S enthaltender Tonerdezement durch Beimengen von Calciumsulfat zu vermittels Sinterns hergestelltem Tonerdezement erzeugt, wodurch der Sinterbereich erweitert wird.
Zwecks Herstellung des erfindungsgemässen Doppelklinkerzemts wird ein C, A.S Klinker mit einem getrennt davon hergestellten Tonerdeklinker in einem zwischen 10/90 und 30/70 liegenden Verhältnis gemischt.
Vorzugsweise wird als Tonerdeklinker ein unter der handelsüblichen Bezeichnung "Fondu" oder ein unter der handelsüblichen Bezeichnung "Secar" von der Firma LAFARGE FONDU INTERNATIONAL vertriebener Klinker verwendet.
Je nach dem vorliegenden Fall werden die Klinker entweder zunächst
2 gemischt und sodann auf eine 4000 cm /g S.O.B. (Spezifische Oberfläche nach Blaine) entsprechende Teilchengrösse oder Feinheit gemahlen, oder zunächst getrennt auf die erforderliche Feinheit gemahlen und sodann miteinander vermischt. Im letzteren Fall soll die leilchengrösse
2 des zerkleinerten Tonerdeklinkers etwa 2600 bis 5000cm /g S.O.B.
2 (vorzugsweise 7000 cm /g S.O.B.) betragen.
Der Ci S Klinker hat folgende chemische Zusammensetzung (Gew.-%):
- CaO =35-37
- Al2O3 =48-54
- SO3 =9-14
- Fe2O3 =0-4
2 =0-4. Wie ersichtlich, werden als Rohstoffe derartige Substanzen verwendet, die eine Zufuhr (Eintrag) von CaO, Al„0„ und S0„ bewirken. Vorzugsweise verwendet man:
- zwecks Zufuhr von CaO: Kalkstein, gebrannten Kalk, Löschkalk;
- zwecks Zufuhr von Al„0~: Tonerde, hydratisierte Tonerde, weissen Bauxit, eisenoxydhaltigen Bauxit (roten Bauxit);
- zwecks Zufuhr von S0~: Gips, Kalkgips, Semi-Hvdirat, Anhydrid, Tonerdesulfat.
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Die Rohstoffe werden gemischt und so lange gemahlen, bis 95% der Teilchen eine Teilchengrösse von weniger als 100 pm aufweisen, das zerkleinerte Rohstoffgemisch wird auf Sintertemperatur erhitzt. Diese Temperatur beträgt für C,A_S wenigstens 14000C, vorzugsweise etwa 15000C.
Wie nachstehend erläutert, kann durch Mischen der oben beschriebenen Klinker ein Zement mit besonders vorteilhaften mechanischen Eigenschaften hergestellt werden.
Gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zwecks Herstellung von C.Al S Klinker wird folgender Rohstoff
verwendet: - CaCO3 = 38 ,51%
- CaSO42H2O = 23 ,13%
- auf eine Feinheit
2
von 6000cm /g (S.O.B.)
gemahlene
Tonerde = 39,36%
Das Gemisch dieser drei Bestandteile wird solange gemahlen, bis 95% der Teilchen dieses Gemisches aine Teilchengrösse von weniger als 100 um besitzen, sodann mit 25 bis 30% Wasser in Gegenwart von 2,5% eines Lignosulfates zu backsteinförmigen Blöcken verformt. Die letzteren werden im Trockenofen langsam auf 1600C erhitzt und sodann bei verschiedenen Sintertemperaturen 90 Minuten lang gebrannt.
Beiliegende Tafel I gibt die chemischen und mineralogischen Eigenschaften ds C,A„S Klinkers in Abhängigkeit von der Brenntemperatur an.
Aus dieser Tafel geht hervor, dass der Sinterbereich des C,A_S , innerhalb dessen keine Verflüchtigung von S0_ auftritt, sehr
breit ist. 030O29/0791
Beim Brennen bei Temperaturen von mehr als 140O0C verschwinden die nicht aus C,A1„S bestehenden Phasen; bei einer Sintertemperatur von über 15OO°C verflüchtigt sich das Sulfat.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf die vorstehend beschrxebaie Ausführungsform beschränkt; das C,A1~S kann gemäss in der Zementindustrie herkömmlich angewandter Methoden auf nassem oder halbnassem Wege hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachstehnd des näheren anhand mehrerer Beispiele beschrieben, welche die Erfindung illustrieren, aber keineswegs begrenzen. Die Mengenangaben stellen, soweit nicht ausdrücklich anders vermerkt, Gewichtsprozente dar.
BEISPIEL 1 bis 5
Erfindungsgemäss wird ein Doppelklinkerzement durch Mischen
2
eines auf 7000cm /g S.O.B, gemahlenen C,Al.S Klinkers der vorstehend
definierten Art mit einem auf 3000 cm /g zerkleinerten, 40% CA enthaltenden Tonerdeklinker (Fondu-Klinker) hergestellt.
Zement Fondu-
C4Al3S-
Mischung		 15
20
25		 SiO2 Al2O3 CaO Eisen
oxyde		 TiO2 SO3 Verunrei
nigungen
a
b
C		 85
80
75		 3,23
3,04
2,85		 40,39
40,94
41,51		 38,38
38,31
38,24		 13,90
13,08
12,26		 1,74
1,64
1,54		 1,92
2,56
3,25		 0,44
0,43
0,35
Beiliegende Tafel II gibt die Eigenschaften mehrerer vermittels des erfindungsgemässen Doppelklinkerzements (Fondu -C,A~S hergestellten Betonsorten an, und zwar:
- Das Verhältnis E/C (Gewichtsverhältnis Wasser/Zement),
- die Biegefestigkeit (F) und die Druckfestigkeit nach Erhitzen des Betons auf 8000C gemäss der Norm ASTM C268,
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300007
für verschiedene C,A~ S Brenntemperaturen und verschiedene Fondu-C,A_S = Mischungsverhältnisse.
Die untersuchten Betonsorten sind Sctramottegranulat enthaltende
Betons, die 42-44% A1„O„ mit einer Teilchengrösse von 0-5 mm enthalten (Fuller)
3 und deren Dosierung einem Wert von 500 kg Zement pro m Beton entspricht; die Eigenschaften dieser Betons werden mit den Eigenschaften von ausschliesslich unter Verwendung von Fondu hergestellter Betons verglichen.
Aus Tafel II geht hervor, dass die Eigenschaften des Betons stark von der Qualität des C,A„S Klinkers beeinflusst werden.
Die Tafel zeigt, dass die Erhöhung der mechanischen Festigkeit dann auftritt, wenn der C,A„S Klinker bei über 14000C ut.J insbesondere bei 15000C gebrannt wird.
Es ist ersichtlich, dass das Verhältnis E/C (Wasser/Zement) sinkt, während die gemäss der sogenannten "Kugelmethode" (ASTM) bestimmte Konsistenz konstant bleibt; man bemerkt ferner, dass dieses Verhältnis bzi steigender C,A„S - Sintertemperatur sinkt.
In Tafel III werden die Eigenschaften von den vorstehend beschriebenen Betons mit denjenigen entsprechender Schamottbetons verglichen, die einerseits aus Fondu und andererseits aus erfindungsgemässem Doppelklinker, und zwar einem bei 15000C gebrannten, 80% Fondu •und 20% C,A„S enthaltenden Doppelklinker hergestellt werden.
Es zeigt sich, dass die Biegefestigkeit bei 100O0C des Doppelklinkerzements (Fondu + C,A„S) wesentlich erhöht ist. Ferner erhellt, dass das Beimischen von C.A-S zum Fondu ( 40% Ca ) keine Verminderung der durch Messung des Nachgebens gemäss der französischen Norm B 49 105 bestimmten Feuerfestigkeit mit sich bringt.
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BEISPIEL 6 und 7
. Doppelklinkerzement hergestellt durch Mischen von :
- Fondu, der granulometrisch derart beschaffen ist, dass 95% seiner
Teilchen Abmessungen von weniger als 40 um besitzen (Fondu R), was einer
2 spezifischen SlainfOberfläche (S.O.B·) von 4950 cm /g entspricht;
- bei 1430 bis 15000C zu Klinker verarbeitetem und auf eine Feinheit
2
von 7000 cm /g S.O.B, gemahlenem C,A S.
Beiliegende Tafel IV zeigt den Einfluss des Ci S auf die mechanischen Eigenschaften der aus den Doppelklinker-Zementen hergestellten Betons,
und zwar:
- nach Einlagern bei 200C während 24 Stunden;
- nach Erhitzen des Betons auf 110, bzw. 111, bzw. 11000C.
Aus dieser Tafel geht hervor, dass die Eigenschaften nach Erhitzen von Fondu R, insbesondere nach Erhitzen auf 8000C, durch Beimengung von
bei 15000C gebranntem C,A„S verbessert werden.
BEISPIEL 8 bis 10
. C.A-S und Secar (ca. 70% CA) enthaltender Doppelklinkerzement.
Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält der
Doppelklinker-Zement:
- bei 15000C gebrannten und auf eine Feinheit von 7000 cm /g S.O.B.
gemahlenen C,A S Klinker;
- auf eine Feinheit von 3600 cm /g S.O.B, gemahlenen weissen Tonerde—
Zementklinker (Secar).
Nachstehend ist die durchschnittliche Zusammensetzung des verwendeten Secar-Klinkers in Gewichtsprozenten angegeben:
- Al2O3 = 70,85
- CaO = 28,60
=0,10
= 0,45
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Beiliegende Tafel V zeigt die für einen Schamottebeton
3 (42—44% A1„CL O-5mm) mit einer Dosierung von 500 kg/m und verschiedenen C,A-S Mengenverhältnissen erzielten Ergebnisse.
Aus Tafel V geht hervor, dass bei einer C.A-S-Konzentration von 10% nach Erhitzen auf 8000C besonders günstige Ergebnisse erzielt werden. BEISPIEL U und 12
Bei diesen Beispielen wird der Doppelklinkerzement durch
gemeinsames Mahlen der Klinker (Beispiel 12) bzw. durch Mischen der zuvor getrennt gemahlenen Klinker (Beispiel 11) hergestellt).
Die E gebnisse sind in beiliegender Tafel VI verzeichnet.
Es erhellt, allgemein gesagt, dass die nach Erhitzen des erfindungsgemäss aus zwei Klinkersorten hergestellten Betons bedeutend bessere mechanische Eigenschaften aufweisen, wenn der beigemengte C,A„S Klinker bei hoher Temperatur, vorzugsweise bei 15000C totgebrannt wird.
TAFEL I
ω ο ο ιο
<ο
CO
I
ι
Brenn
temperatur		 Durchschnittliche chemische Zusammensetzung
des C4A."S~ Klinkers		 Al2O3 SO3 Verunreinigungen C4A3S Röntgenstrahlen-
• Diffraktion *'		 CaSO4 C12A7
0C CaO 49,90 12,80 0,15 F CA mf
1350 37,15 Il Il Il TF m -
1370 TT Il Il Il TF f -
1400 η Il Ii Il TF f -
1430 TI Il Il Il TF - -
1500 It 57,20 0,20 ■ — F
1550 42,60 F
1) TF = sehr stark. F = stark, m = mittelstark mf = mittelschwach. F = schwach.
CO O O
TAFEL II
Brenntempe Zusammensetzung Fondu % C4A3S E/C Mechanische c1}
ratur Eigenschaften des
des des Betons nach
C4A3S Zements 100 0 Erhitzen auf 40,0
85 15 0,42 800°C N/mm2 42,0
iel 80 20 0,40 37,5
P
IO
•Η		 — 75 25 0,41 36,0
(U 85 15 0,41 42,0
80 20 0,44 44,0
75 25 0,45 43,5
I 135O°C 85 15 0,45 4,3 51,5
80 20 0,39 4,3 57,5
75 25 0,39 4,5 55,0
2 137O°C 85 15 0,39 4,4 55,5
80 20 0,39 4,3 56,0
75 25 0,39 4,2 58,5
3 14000C 80 20 0,39 3,8 62,0
75 25 0,37 5,4 65,0
0,37 5,6
4 143O°C 5,8
6,1
6,3
5 15000C 6,7
6,9
7,1
F = Biegefestigkeit C - Druckfestigkeit
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TAFEL III
Temperatur beim Nachgeben unter einer
Belastung von		 1% 2% 5% 10% Biegefestigkeit
bei 10000C
N/mm
. Fondu 0,5% 1250 1305 1360 1390 3,3
. Fondu (80%)
C4A3S" (20%)		 1195°C 1230 1300 1355 1400 6,0
1185
TAFEL IV
ω ο ο
Fondu ν-* / "i *~f
20% l) 		D E/C 39 Schamottebeton 42-44%
Dosierung 500 kg/m"		 F C 110° F 2) Al 0 3 C C ,0 (0-5mm) 800 2
N/mm		 C 5, 1000C 36 C i
1
ι—Ι FR 80% + CAS"
21
20% ; 		o 39 Einlagerung bei
200C N/mm2 		12,8 115,0 8,1 Nach 103 ,0 Erhitzen F 0C 60,0 5, F 35 ,0
Lspie FR 80% + O 38 24 Std. 13,8 100,5 10,3 100 ,5 4,4 61,5 5, 1 37 ,0
Q)
M		 O 11,1 105,0 11,6 101 S 6,5 72,5 1 ,0
C4A3? bei 143Oc C gebrannt C4A3 7,3 C gebrannt 8
6 . 1500°
7
be:
LO I
O CD CD CD
FR = Fondu R
TAFEL V
SECAR C4A3S 0 E/C I Schamottebeton 42-44% Al F 8000C C 2°3 Erhitzen , N/mm 50 ί C
J-{
QJ		 100% 0% 0 ,42 Mechanische Eigenschaften ,2 71,5 nach 11000C 47 ,5
Beispi 95% 5% 0 ,39 ,4 78,5 F 50 ,5
90% 10% 0 ,39 ,6 93,0 4,2 50 ,5
85% 15% ,39 4 ,9 87,0 5,8 ,0
8 7 6,2
9 8 6,1
10 7
CO O O
TAFEL VI
MISCHUNG:
Fondu 80% (3000 SOB) j
C4A3S" 20% (7000 SOB) j		 E/C Schamottebeton 42-44% Al9O 9
L J 500 g/m		 F C Nach Erhitzen F C HOO0C F I
C
Beispiel· GEMEINSAMES MAHLEN
(3840 S3B):
Fondu 80% )
C.A_S" 20% f
4.3 J		 0,37 200C 12,3 80,0 8000C 6,9 62,0 4,4 28,5
11 0,38 24 Std. 12,5 80,5 5,5 58,0 28,5
12
O O CD Q

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    ' La - Tonerdezement, dadurch gekennzeichnet, dass er ein aus einer Mischung von getrennt hergestellten C,A„S Klinker und Tonerdeklinker in einem Mischungsverhältnis von 10/90 bis 30/70 gebildeter Doppelklinkerzement ist.
  2. 2. — Tonerdezement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tonerdeklinker 30 bis 75 CA enthält.
  3. 3. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der C,A_S Klinker durch Mischen von CaO,
    Α1?0ό und SOo eintragenden Substanzen hergestellt ist, derart, dass nach Klinkerbildung bei über 14000C ein Stoff folgender Zusammensetzung vorliegt:
    - CaO = 35 - 37%
    - Al2O3 = 48 - 54%
    - SO3 =9-14%
    - Fe3O3 =0-4%
    - SiO2 =0-2%.
  4. 4. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ci S Klinker eine einer spezifi-
    2
    sehen Oberfläche von 5000 bis 8000cm /gentsprechende Feinheit besitzt.
  5. 5. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Doppelklinker-Zcment durch Mischen
    seiner zuvor gemahlenen Bestandteile hergestellt wird und eine einer
    2
    spezifischen Oberfläche von 3000 bis 6000cm /g entsprechende Feinheit besitzt.
  6. 6. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Doppelklinkerzement durch gemeinsames Mahlen seiner Bestandteile aus eine einer spezifischen Oberfläche
    2
    von 3500 bis 5000 cm /g entsprechenden Feinheit hergestellt ist.
  7. 7. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ci S Klinker einem 40% CA enthaltenden Tonerdeklinker in einem Mischungsverhältnis von 20/80 beigemengt ist.
  8. 8. -Tonnerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der C,A S Klinker einem 70% CA enthaltenden Klinker in einem Mischungsverhältnis von 10/90 beigemengt ist.
    030029/0791
DE19803000071 1979-01-05 1980-01-03 Verfahren zur herstellung von zement fuer feuerfestes material Withdrawn DE3000071A1 (de)

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DE (1) DE3000071A1 (de)
ES (1) ES8101524A1 (de)
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GR (1) GR70276B (de)
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